基于新工科視角的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程改革研究

摘 要 文章以人才高效支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，以實(shí)景平臺為人才培養(yǎng)載體，提出“四化三性三對接”課程教學(xué)改革實(shí)踐。在“資源整合、時空拓展、內(nèi)涵強(qiáng)化”大工程理念指引下，研發(fā)信息智能化、理實(shí)一體化、實(shí)踐多元化、成果個性化的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式，保證教學(xué)的先進(jìn)性、工程性、社會性。對接崗位職業(yè)能力，最終建成一套高質(zhì)量、可共享的課程改革實(shí)踐方案，實(shí)現(xiàn)專業(yè)與職業(yè)對接、課程與技能對接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接，本項(xiàng)目的實(shí)施可為地方高校特色專業(yè)的裝配式建筑類課程建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 產(chǎn)業(yè)需求；實(shí)景平臺；新工科；理實(shí)一體

中圖分類號：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.36.037

Research on the Curriculum Reform of Prefabricated Concrete Structure Design from the Perspective of New Engineering

——Taking civil engineering as an example

DENG Lijiao， HUANG Lilin， ZHANG Jindan

（School of Architecture and Electrical Engineering （Modern Industry School of Prefabricated Architecture），

Hezhou University， Hezhou， Guangxi 542899）

Abstract The article is guided by the demand for efficient support of industrial development by talents， and uses real-life platforms as carriers for talent cultivation， proposing the teaching reform practice of the \"Four Modernizations， Three Qualities， and Three Connections\" course. Under the guidance of the big project concept of \"resource integration， space and time expansion， and connotation strengthening\"， research and develop the teaching mode of prefabricated concrete structure design course with intelligent information， integrated theory and practice， diversified practice， and personalized results， to ensure the progressiveness， engineering， and sociality of teaching. To connect job professional abilities and ultimately establish a high-quality and shareable curriculum reform practice plan， achieving professional and vocational integration， curriculum and skill integration， and teaching process and production process integration. The implementation of this project can provide reference for the construction of prefabricated building courses in local universities' characteristic majors.

Keywords industrial demand; realistic platform; new engineering; integration of theory and practice

本科高校人才培養(yǎng)模式主要涉及人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和評價體系、教學(xué)內(nèi)容和方法等方面的內(nèi)容。為提高土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，相關(guān)院校作了大量改革研究與實(shí)踐。如倪紅梅等人[1]認(rèn)為，為適應(yīng)時代要求，高校應(yīng)加強(qiáng)大學(xué)生應(yīng)用技術(shù)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。劉文祥等人[2]認(rèn)為，課程考核是評價學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的主要手段，然而現(xiàn)階段課程考核形式單一、內(nèi)容固化，無法理性考評學(xué)生的應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng)。此外，其他學(xué)者[3-9]基于OBE理念開展新工科、工程教育認(rèn)證背景下的土木工程專業(yè)評估，評估了整個教學(xué)活動中出現(xiàn)的學(xué)生個體差異、課后檢測問題、課堂效率等問題，并采取重構(gòu)課程內(nèi)容、改革教學(xué)模式、融入課程思政，建設(shè)校企合作實(shí)訓(xùn)基地、改革評價方式等措施。

目前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)方式存在學(xué)生實(shí)踐客體化、教學(xué)平臺單一化、設(shè)計(jì)成果大眾化、教學(xué)理念孤島化等問題。因此，當(dāng)前社會對土木專業(yè)人才的需求已逐漸趨向于技術(shù)型、應(yīng)用型和創(chuàng)新型的復(fù)合人才。本文基于新工科視角，從不同角度來探討該課程的改革實(shí)踐，以提高土木工程專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，培養(yǎng)以市場為導(dǎo)向的新工科人才，對于土木工程專業(yè)培養(yǎng)裝配式建筑應(yīng)用型人才大有裨益。

1" 改革的內(nèi)容和目標(biāo)

1.1" 改革的內(nèi)容

針對目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題，應(yīng)及時改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，以裝配式建筑技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以協(xié)同育人平臺為學(xué)生培養(yǎng)載體，構(gòu)建現(xiàn)澆式建筑和裝配式建筑應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。以“課程為基，產(chǎn)需為要，平臺支撐，四化三性三對接”的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)院的特色和亮點(diǎn)，提高學(xué)生的積極性、主動性與參與性，提升學(xué)生的實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力，從而實(shí)現(xiàn)改革閉環(huán)。

1.2" 改革的目標(biāo)

土木工程專業(yè)的特色主要體現(xiàn)在找準(zhǔn)定位、錯位發(fā)展，結(jié)合地方和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的需求，圍繞行業(yè)重點(diǎn)打造的裝配式建筑為主線，按照“立足賀州、服務(wù)區(qū)域、面向基層、強(qiáng)化應(yīng)用、開放合作、突出特色”的辦學(xué)指導(dǎo)思想，強(qiáng)化協(xié)同育人平臺。通過改革、調(diào)整優(yōu)化課程體系和改革教學(xué)方法和考核方式，提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。然而由于學(xué)生的理論基礎(chǔ)和動手實(shí)踐能力差異較大，我們還需要為學(xué)生提供全方位的指導(dǎo)，為學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供新的路徑。

此外，以裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展和學(xué)生個性發(fā)展的土木工程專業(yè)群打造為主線，按照專業(yè)建設(shè)的思路，結(jié)合行業(yè)發(fā)展需求一體化推進(jìn)本課程改革，優(yōu)化教學(xué)實(shí)施，加大課程改革建設(shè)，建成滿足土木工程專業(yè)教學(xué)、科研和社會服務(wù)功能于一體的裝配式課程，進(jìn)一步凝練和凸顯課程特色，為裝配式建筑的后續(xù)課程夯實(shí)基礎(chǔ)。

2" 改革理論依據(jù)及實(shí)施思路

教學(xué)改革研究聚焦課程教學(xué)改革模式，目的是通過產(chǎn)業(yè)需求，實(shí)景平臺，基于新工科理念，提高教學(xué)質(zhì)量，根本的出發(fā)點(diǎn)有兩個方面：一是服務(wù)課程教學(xué)目標(biāo)。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)工程識圖、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等相關(guān)課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)常用混凝土民用與工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的方案選擇，構(gòu)件布置，設(shè)計(jì)模型選取，內(nèi)力分析，并能按有關(guān)專業(yè)規(guī)范圖集正確進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)和構(gòu)造處理，掌握整個建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并嚴(yán)格按照國家建筑標(biāo)準(zhǔn)來制圖出圖，通過本課程的學(xué)習(xí)，在掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上掌握裝配式建筑類課程和裝配式軟件。課程的理論性和實(shí)操性都很強(qiáng)，在土建類專業(yè)本科培養(yǎng)體系中具有不可替代的重要地位。二是服務(wù)產(chǎn)業(yè)的需要。根據(jù)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，明確建筑行業(yè)未來的裝配式、新型工業(yè)化、綠色等大方向，突出發(fā)展綠色建筑，以“學(xué)生中心，產(chǎn)需導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”為核心理念對課堂教學(xué)進(jìn)行改革。強(qiáng)化學(xué)生知識、能力和素質(zhì)等方面的培養(yǎng)效果，特別是學(xué)生的裝配式建筑深化設(shè)計(jì)能力和三維模型軟件實(shí)操能力等方面的培養(yǎng)效果。

明確服務(wù)的課程類型、基本教學(xué)目標(biāo)需求以及產(chǎn)業(yè)需要后，進(jìn)一步對不同課程類型的教學(xué)模式、課程特點(diǎn)以及課程交叉融合性進(jìn)行分析，提出課程教學(xué)改革模式，做好課程教學(xué)改革布局，滿足課程改革需要。依托學(xué)院已有的平臺支撐，圍繞課程教學(xué)這個中心，面向教師和學(xué)生兩個群體，加強(qiáng)平臺學(xué)習(xí)使用。同時，加強(qiáng)對學(xué)生專業(yè)能力和素質(zhì)的訓(xùn)練，通過平臺支撐，提高學(xué)生對教學(xué)改革的參與熱情，激發(fā)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識處理實(shí)際問題的積極性?；谏鲜龇治觯卷?xiàng)目提出“課程為基，產(chǎn)需為要，平臺支撐，四化三性三對接”課程改革研究實(shí)施路徑，深化課程教學(xué)改革，服務(wù)產(chǎn)業(yè)需求，促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升，如圖1（p112）所示。

3" 課程教學(xué)改革研究舉措

根據(jù)“課程為基，產(chǎn)需為要，平臺支撐，四化三性三對接”課程改革研究總體實(shí)施路徑規(guī)劃，本項(xiàng)目從研究人才培養(yǎng)方案出發(fā)，詳細(xì)分析人才培養(yǎng)方案的課程體系特點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)出導(dǎo)向需求，研究課程評價方法，進(jìn)而分析基于產(chǎn)業(yè)需求的常用教學(xué)模式，以此提出課程教學(xué)改革模式，以平臺為支撐，供教師與學(xué)生等群體在課程教與學(xué)、軟件實(shí)操工作中使用，最后從課堂改革預(yù)期所實(shí)現(xiàn)的效果和評價，根據(jù)質(zhì)量反饋反向持續(xù)改進(jìn)課程教學(xué)改革模式，進(jìn)而發(fā)揮學(xué)院特色和亮點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，提升學(xué)生的實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力，從而實(shí)現(xiàn)改革閉環(huán)。具體建設(shè)舉措如下。

3.1" 學(xué)生實(shí)踐多元化—保證教學(xué)社會性—實(shí)現(xiàn)專業(yè)與職業(yè)的對接

在以學(xué)生為主體，教師為引導(dǎo)的理論教學(xué)過程中，通過實(shí)際工程和三維模型圖片穿插講解現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和裝配式結(jié)構(gòu)的異同，結(jié)合不同的設(shè)計(jì)理念及形式分析裝配式預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制作、施工，以及關(guān)鍵連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等各個環(huán)節(jié)。改革后要從學(xué)生自身發(fā)展和卓越工程人才培養(yǎng)的需要出發(fā)，充分調(diào)動學(xué)生參與實(shí)操的積極性和主動性，充分激發(fā)學(xué)生實(shí)操學(xué)習(xí)的興趣和潛能，尤其是實(shí)操能力的培養(yǎng)，滿足學(xué)生個性化需求，使更多的學(xué)生在實(shí)操教學(xué)中受益。

3.2" 教學(xué)信息智能化—保證教學(xué)先進(jìn)性—實(shí)現(xiàn)課程與技能的對接

隨著互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算、人工技能技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)等數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)的發(fā)展，讓學(xué)生以多樣化的形式觀看學(xué)習(xí)裝配式構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制作、施工、裝配等全過程視頻。

通過互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，可以對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，深入挖掘教學(xué)資源，呈現(xiàn)更多樣化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。從海量的裝配式建筑實(shí)際工程中提取有代表性的案例，供學(xué)生參考和學(xué)習(xí)，研發(fā)基于裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件，使得“一人一工程”成為可能。利用大數(shù)據(jù)分析工具對學(xué)生的教育數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為教師提供更為客觀的評估結(jié)果，更好地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和進(jìn)步。

3.3" 設(shè)計(jì)成果個性化—保證教學(xué)工程性—實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程與生產(chǎn)過程的對接

課程改革前的設(shè)計(jì)作品單一，千篇一律，雷同率極高，無法判斷學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，作品的多樣化和創(chuàng)新性成果，在很大程度上彰顯出學(xué)生的多樣化和個性化思維，充分激發(fā)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，以促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)的理論知識用于工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐，為工程實(shí)際設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

3.4" 教學(xué)理實(shí)一體化：三性三對接

裝配式建筑的出現(xiàn)是傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的一個延伸，首先，需要教師從根本上轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念，將課程改革和人才培養(yǎng)定位緊扣一起。其次，課程講授以理論及實(shí)際工程授課為主，虛擬仿真視頻學(xué)習(xí)為輔。最后，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課設(shè)方式，以組為單位，兩人隨機(jī)組合，一名學(xué)生用YJK、BIM等軟件完成建模并生成計(jì)算書和圖紙，另一名學(xué)生完成手算和圖紙，并與同組同學(xué)的電算結(jié)果進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)“自迭代增量式”模式，從而保證教學(xué)的先進(jìn)性、工程性、社會性，實(shí)現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個對接。

4" 課程改革實(shí)踐與成效

4.1" 教學(xué)模式實(shí)踐過程

第一批教學(xué)改革實(shí)踐工作已經(jīng)成功應(yīng)用在2020級土木工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)中，學(xué)生按構(gòu)件傳力路徑依次完成板、次梁、主梁和柱子等主體構(gòu)件承載力的分析和計(jì)算，利用實(shí)景平臺，完成結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)（圖2）。

圖2" " 三維模型組合圖

4.2" 實(shí)踐教學(xué)成效

根據(jù)土木工程專業(yè)特色創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，該課程已建立良好的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)模式，多層次地培養(yǎng)企業(yè)所需要的應(yīng)用型人才。打破傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式，采用“四化三性三對接”模式，不僅要求學(xué)生能看懂圖紙，還要求學(xué)生具有軟件實(shí)踐操作能力，教與學(xué)的過程也潛移默化增強(qiáng)師生之間的互動溝通，給學(xué)生提供了一個良好的實(shí)操體驗(yàn)，讓學(xué)生充分了解梁、板和柱的基本內(nèi)部構(gòu)造、受力性能、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)等。

5" 結(jié)語

基于目前的改革實(shí)踐初探可知，對于涉及施工圖紙和內(nèi)部構(gòu)造要求的課程，應(yīng)該考慮轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的純理論教學(xué)理念，從學(xué)生層面出發(fā)，以學(xué)生為主體，以產(chǎn)出為導(dǎo)向。針對學(xué)生沒有工程實(shí)踐經(jīng)歷，空間想象能力存在差異，理解不足等問題，應(yīng)適當(dāng)引入實(shí)踐操作環(huán)節(jié)。此外，學(xué)生通過在虛擬仿真平臺上的學(xué)習(xí)，對施工過程有了更直觀的了解，并通過在線開放課程對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程知識點(diǎn)進(jìn)行鞏固，之后結(jié)合YJK、BIM等相關(guān)課程資源完成相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)。通過一系列教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：2024年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，實(shí)景平臺支撐——基于新工科視角的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程改革研究”（2024JGB381）；2022年度校級本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“基于裝配式建筑現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院的《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革和實(shí)踐”（HZXYZCJG202205）；2022年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“基于四鏈融合的地方本科高?！?教-產(chǎn)’協(xié)同育人模式的探索與實(shí)踐”（2022JGB365）；2024年自治區(qū)級新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科研究與實(shí)踐項(xiàng)目（XGK202407）。

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